[Our View] ESS사고규명, 신재생에너지3020 '빅픽처'서 검증해야
[Our View] ESS사고규명, 신재생에너지3020 '빅픽처'서 검증해야
  • 류수근
  • 승인 2019.06.14 11:15
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

원인조사 결과는 발표됐지만 의문은 가시지 않고 있다. 외려 ‘부실조사’ 라는 의혹까지 제기되고 있는 마당이다. 잇단 ESS(에너지저장장치) 화재사고 원인조사결과를 두고 일고 있는 후폭풍이다.

산업통상자원부(산업부)는 지난 11일 ‘민관합동 ESS 화재사고 원인조사 위원회’가 실시한 ESS 화재사고 원인조사결과를 공개하고, ESS 화재사고 재발 방지를 위한 종합안전강화대책 및 ESS 산업생태계 경쟁력 지원방안을 발표했다.

23건의 ESS 화재사고 원인, 미숙한 운영·관리 미숙이 전부?

ESS 관련 화재는 지난해 5월부터 집중적으로 발생했다. 정부는 국민안전을 최우선 목표로, 과학적이고 객관적인 사고원인 규명을 통한 근본적인 문제해결을 하겠다며 지난해 12월 27일 ‘민관합동 ESS 화재사고 원인조사위원회’를 구성했다.

 

ESS의 잇단 화재사고 원인에 대한 '민관 합동 에너지저장장치(ESS) 화재사고 원인조사위원회'의 최종 결론이 나왔지만 반응은 크게 엇갈리고 있다. [그래픽= 연합뉴스]
ESS의 잇단 화재사고 원인에 대한 '민관 합동 에너지저장장치(ESS) 화재사고 원인조사위원회'의 최종 결론이 나왔지만 반응은 크게 엇갈리고 있다. [그래픽= 연합뉴스]

 

조사위는 ESS 분야의 학계, 연구소, 시험인증기관 등 19명의 전문가로 구성됐으며, 총 23개 사고현장에 대한 조사와 자료 분석, 76개 항목의 시험실증을 거쳐 이날 조사결과를 발표했다.

5개월여에 걸쳐 집중적으로 조사한 만큼, 업계 관계자는 물론 국민들 모두 사고원인이 속시원히 밝혀지기를 고대했다. 하나 여전히 찜찜한 구석을 남겼다.

조사위는 “23건의 화재사고 중 14건은 충전완료 후 대기중에 발생했으며, 6건은 충·방전 과정에서 났고 설치·시공중에도 3건이 발생한 것을 확인하였다”고 밝혔다.

사고원인으로는 ▲전기적 충격에 대한 배터리 보호시스템 미흡, ▲운영환경 관리 미흡, ▲설치 부주의, ▲ESS 통합제어·보호체계 미흡 등 4가지 요인을 확인하였다고 설명했다. 부실한 관리와 운영 미숙이 잇단 화재 사고의 주범이었다는 최종 결론에 도달했다는 것이다.

배터리 제품 결함 가능성과 관련해서는 “일부 배터리 셀에서 제조상 결함을 발견하였으나, 이러한 결함을 모사한 실증에서 화재가 발생하진 않았다”며 “다만, 조사위는 제조결함이 있는 배터리가 가혹한 조건에서 장기간 사용되면 위험요소가 될 수 있다”고 직접적인 원인이 아니라는 결론을 내렸다.

동일한 배터리가 해외에서도 사용됐지만 국내 사례와 같은 화재사고가 없었고, 화재 당시 배터리 부품들이 모두 타버려 배터리 자체의 결함이 있더라도 원인을 입증하기 어려울 것이라는 얘기는 꾸준히 흘러나오던 터였다.

‘부실조사’ 의혹 제기 등 아직 끝나지 않은 ‘최종 결론’

13일 국민일보가 ‘부실조사’ 의혹을 제기하며 논란은 다시 점화되는 분위기다. 이 매체는 “ 정부가 LG화학의 ESS 배터리 내 구성물질이 화재 원인일 수 있다는 전문가의 문제 제기에 부실하게 대응했다는 지적이 나온다”며 “화재 원인이 될 수 있는 물질이 실제로 화재가 난 배터리에 들어있었는지 검증을 하지 않았다는 주장이다”라고 전문가의 의견을 곁들여 문제를 제기했다.

ESS 화재원인 설명하는 민관합동조사위 [사진= 연합뉴스]

 

정부는 두 차례 시험에서 문제의 물질이 검출되지 않았다고 설명했지만 화재가 발생한 배터리를 직접 수거해 시험했는지, 일반 사업장에서 사용 중인 배터리를 검사했는지를 두고 “정부와 조사위 간에 설명이 엇갈리고 있다”는 것이다.

조사위가 23건의 화재사고에 대한 이미 최종 결론을 냈다며 공표한 만큼 이를 당장 재조사하거나 결과를 뒤집을 가능성은 아주 희박해 보인다. 하지만 배터리 제품 자체의 결함 가능성에 대해 문제제기하는 측이 있고, 충분히 납득이 갈 만한 이유로 부실조사 가능성까지 제기되고 있는 이상 원인규명에 대한 정부의 책임은 미완성일 수밖에 없다.

만에 하나 그릇된 결론이 내려져 억울한 피해자가 생겼다면 어떻게 할 것인가? 더군다나 ESS가 설치되는 시설은 점점 더 확대될 것이다. ESS의 안전성 확보는 온실가스를 줄이려는 세계기후변화 약속 준수를 위한 에너지전환 정책의 성공을 위해서라도 꼭 이뤄야하는 과제다.

ESS, 신재생에너지 발전의 동반자가 되다

ESS(Energy Storage System)는 태양광·풍력 등에서 발전되거나 전력계통으로부터 공급된 전력을 배터리에 저장한 후 필요한 때에 공급할 수 있는 전기에너지 저장 장치다.

ESS는 단지 배터리만이 아니라 전력변환장치(PCS), 관리 소프트웨어(BMS, PMS, EMS) 등으로 구성되어 있으며, 이러한 요소들이 전력흐름을 통합적으로 제어·관리해야 하는 새로운 전력설비다.

ESS는 건물용·공장 등의 비상발전용, 태양광·풍력 등 신재생에너지 연계용, 부하를 평준화하고 최대전력을 저감하기 위한 피크저감용 이외에도 주파수 조정용으로도 활용된다.

전기에너지는 생산과 동시에 흘러가고 쓰지 않으면 그대로 소모되는 특징이 있다. 일상생활에서 배터리를 통해 저장하는 양은 생산되는 전기에너지의 양에 비해 매우 적다.

배터리 기술이 발전하기 전에는 야간에 잉여전기로 물을 퍼올려 저장했다가 낮에 그 물을 이용해서 발전하는 양수방식이 ESS 같은 역할을 했다.

전력은 과잉공급상태가 되면 주파수가 높아지고 과소공급 상태가 되면 주파수가 떨어진다. 민감한 기기들은 이같은 주파수 변동에 따라 손상을 받을 수 있다. ESS는 전력 과잉공급시에는 충전을 해서 주파수를 낮추고 과소공급시에는 방전을 해서 주파수를 다시 올린다.

ESS에는 리튬이온(Li)전지를 비롯, 레독스플로(Redox Flow), 나트륨황(NaS), 납축전지, 니켈카드뮴전지 등의 배터리가 이용된다.

리튬이온전지, ESS의 맹주가 된 까닭

이중 리튬이온전지는 작은 부피에 많은 에너지 저장이 가능하고 단시간에 충전과 방전이 용이하며, 효율성이 높고 초소형부터 대용량까지 가능하다. 이 때문에 리튬이온전지는 ESS의 배터리로 가장 보편적으로 쓰이고 있다.

 

[그래픽= 산업통상자원부]
[그래픽= 산업통상자원부]

 

리튬이온전지는 이차전지의 일종으로서, 방전 과정에서 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하고, 충전시에는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 다시 이동하여 제자리를 찾는다. 빠른 충전과 방전이 가능한 것이다. 이러한 특성 때문에 기민한 충·방전이 요구되는 주파수 조정용 ESS에도 적합하다.

하지만 리튬이온전지에도 단점이 있다. 값이 비싼 데다 화제 폭발 위험이 있다는 것이다. 그동안 리튬 폭발 이유로는 제조상 결함, 설계상 문제, 사용자에 의한 충격 등이 꼽혔다.

ESS의 화재사고는 설치된 ESS설치 사업장의 급증 추세와 궤를 같이한다.

태양광설비 연계 REC(신재생에너지공급인증서)) 가중치에 ‘고효율에너지기자재 보급촉진에 관한 규정’이 준용되고 있어 리튬이온전지가 국내 ESS의 대세가 됐다. 규정에 따라 배터리는 전지산업협회표준 시험을 완료한 리튬이온전지를 이용하고, 전력변환장치(PCS)는 스마트그리드협회 표준 시험을 완료한 설비를 이용하여야 하며, 설비확인 시 해당 인증서를 제출해야 한다.

한국전기안전공사 자료에 따르면, 국내 ESS 보급은 전기요금 할인특례, REC 등 ESS 보급 지원정책에 힘입어 2017년부터 급격히 확대됐다. 지난해 국내 ESS 시장 규모는 약 3.6GW로 세계시장의 약 3분의 1을 차지한다.

사업장 수는 2013년 30개에서 2018년 947개로 31배 넘게 늘었고 배터리도 30MW에서 3632MW로 121배나 증가했다.

ESS 설치용도 별로는 신재생에너지 연계 사업장이 778개(1859MW)로 피크저감 등 그 외의 사업장 712개(2914MW)보다 많았다. 세부적으로는 태양광 754개(1587MW), 풍력 24개(272MW), 피크저감 657개(2757MW), 비상발전 등 55개(157MW) 사업장이었다.

재생에너지 3020 이행계획, ESS 확대의 견인차가 되다

국내에 ESS 설치 사업장이 늘어난 배경에는 온실가스 저감 약속이 큰 몫을 하고 있다. 온실가스에서 지구를 살리려는 세계적인 자율규제 기후변화협약과 직결된다.

 

ESS의 구조도 [그래픽= 산업통상자원부]
ESS의 구조도 [그래픽= 산업통상자원부]

 

우리나라는 2020년 국가 온실가스 감축목표를 수립하고 2009년 11월 제15차 UN 기후변화협약 당사국총회(COP15)를 통해 국제사회에 약속했다.

우리나라는 BAU 대비 30% 감축목표를 수립했다. 여기서 BAU(Business-As-Usual)는 현행 정책 이외에 추가적인 온실가스 감축조치를 취하지 않은 경우를 가정한 미래 배출량 전망치다.

2015년에는 교토의정서 체제를 대체하여 신기후체제의 근간이 되는 국제조약인 파리협정이 체결됐고, 우리나라는 감축목표를 BAU(851백만톤) 대비 37%(315백만톤)로 수정했다. 2015년 대비로는 22.3% 감축이다.

이 감축 약속에 따르면, 2030년 온실가스 배추전망치 중 에너지부문은 87%(739백만톤), 비에너지부문은 13%(112백만톤)로 예상했다. 결국 에너지 부문에서 얼마나 많은 양의 온실가스 배출을 줄일 수 있느냐가 우리나라가 약속한 목표치 달성의 관건이다.

이를 위해 정부는 에너지신산업 진흥, 기후기술 개발 지원 등 온실가스 감축 촉진을 위한 로드맵을 마련하고 다양한 노력을 기울여왔다. 기업은 저탄소 연료사용과 전환, 산업공정 효율화 등 온실가스 감축 경영을 확산해야 하고, 국민들도 기후변화 대응 인식을 토대로 적극적인 저탄소 생활양식으로 전환해야 한다.

정부는 지구온난화의 주범으로 꼽히는 이산화탄소를 비롯한 온실가스 배출을 줄이기 위해 에너지 전환 정책을 추진해왔다. 발전인프라 개선, 친환경 발전비중 확대 등이 그 골자다.

노후석탄발전소 조기 폐기, 석탄발전소의 LNG 전환 및 성능개선 등과 함께, 태양광·풍력 등 신재생에너지 발전량을 늘리기 위한 ‘재생에너지 3020 이행계획’을 수립했다.

2017년 현재 국내 발전량의 7.0%(설비용량 12%)였던 재생에너지 비중이 2030년에는 20%로 늘리겠다는 구상이다. 이를 위해 신규설비 95% 이상을 태양광·풍력 등 청정에너지로 공급한다는 계획이다.

이렇게 되면 2017년 총 15.1GW였던 재생에너지는 2030년에 총 63.8GW로 늘어난다. 2018년부터 2030년까지 신규로 늘어나는 48.7GW 중 태양광은 30.8GW(63%), 풍력은 16.5GW(63%)를 차지한다.

2017년 당시 재생에너지 발전량 중 태양광은 5.7GW(38%), 풍력은 1.2GW(8%)였다. 나머지는 바이오 연료, 폐기물 등을 이용한 재생에너지였다.

ESS, 태양광·풍력발전의 한계 ‘간헐성’ 극복에 나서다

'신재생에너지3020' 이행계획과 함께 태양광발전소와 풍력발전소 설치를 돕기 위한 지원정책들이 잇따라 마련됐다. 한데 태양광과 풍력발전소에는 한계이자 결정적인 단점이 있다. ‘간헐성(間歇性)’ 문제다.

 

민관합동ESS화재사고원인조사위원회 발표 모습. [사진= 연합뉴스] <br>
민관합동ESS화재사고원인조사위원회 발표 모습. [사진= 연합뉴스] 

 

신재생 에너지 발전은 안정적인 전력생산이 힘들다. 태양광은 햇살, 풍력은 바람 여부에 따라 실시간으로 발전량이 변동한다. 태양광은 하늘에 구름만 한 번 지나가도 발전량이 줄어들고 풍력은 바람의 세기에 따라 생산량이 들쭉날쭉하다.

이처럼 전력의 변동폭이 크면 24시간 365일 안정적으로 전력을 공급할 수 없다. 전력망을 유지하는 입장에서는 실시간에 맞춰 안정적인 전력 공급이 요구된다.

태양광 발전의 경우 아무리 많은 발전소를 증설하더라도 저녁 피크시간 대에 치솟는 전력수요를 감당하기 어려운 상황이 초래될 수 있다.

'신재생에너지 3020' 정책이 지속적으로 추진돼 신재생에너지 발전량이 전체 발전량의 20%에 도달하면 이같은 시간대별 전력의 불균형은 심화될 것이 뻔하다. 이렇게 되면 환경친화적인 발전소 건설이 오히려 독이 될 수 있다.

신재생에너지 발전의 딜레마를 해결하기 위해 정부는 태양광·풍력 등 신재생에너지 발전소 건설에 ESS 병합 설치를 적극 권장해왔다.

‘신재생에너지공급의무화제도’와 ‘REC 가중치’의 파급효과

정부는 신재생 에너지 공급 의무화 제도인 ‘RPS(Renewable Portfolio Standard)’를 도입해 운영하고 있다. 일정 규모 이상의 발전사업자로 하여금 자신의 총발전양의 일정 비율 이상을 태양광·풍력과 같은 신재생 에너지 전력으로 공급하도록 의무화하는 제도다.

 

[그래픽= 산업통상자원부]
[그래픽= 산업통상자원부]

 

RPS는 이 제도의 도입을 골자로 한 신재생에너지촉진법 개정안이 2010년 3월 18일 국회를 통과하며 시작됐다. 공급의무자는 설비규모 신재생에너지설비를 제외한 500MW 이상의 발전사업자다.

RPS 제도의 도입과 함께 REC(신재생에너지공급인증서)도 발행됐다. 공급인증서의 발급 및 거래단위로 해당 신재생에너지 설비에서 공급된 1MW 기준의 전력량에 대해 가중치를 곱하여 1REC 단위로 발행되는 방식이다.

REC 거래는 전력거래의 일종이다. 전력거래가 전력시장에서 이루어지게 되면 전력거래소는 전력시장(계약시장, 현물시장)에서 발생한 비용을 한전에 청구할 수 있다.

정부는 RPS 고시 개정을 통해 풍력발전소는 2015년 10월부터, 태양광발전소는 2016년 9월부터 ESS를 설치, 생산한 전기에 대해 REC 가중치를 부여하는 지원정책을 실시해왔다.

이것은 기후와 날씨 변화에 따라 발전량이 달라지는 태양광, 풍력과 같은 신재생 발전에 ESS를 연계하고 전력수요에 대응함으로써, 신재생에너지 발전의 효율성과 경제성을 높이는 것은 물론 ESS 설치를 지속적으로 늘리기 위함이었다.

일례로 태양광에 설치하는 ESS는 낮에 생산된 전기를 충전하고 저녁 시간에 이를 방전하여 낮 시간대에 최대발전으로 생기는 전력망 접속용량 부족을 완화시키고, 봄·여름·가을의 밤에 생기는 높은 전력수요에 대응하는 효과를 거둘 수 있다.

정부는 2016년 당시 태양광설비 연계 REC 가중치 도입을 통해 2020년까지 약 4400억원(800MWh 규모)의 ESS 시장창출을 기대했고, 추가 확보된 전력망 접속 여유용량으로 신규 태양광 200MW 규모의 추가설치가 가능할 것으로 기대했다.

ESS 화재사고의 원인을 한 점 의문도 없이 밝혀야 하는 이유

현재로서는 2030년 온실가스 감축목표 달성도, 신재생에너지 3020의 목표 달성도 아직은 가시권에 들어온 게 없다. 여기에 ESS 화재사고까지 잇따르며 버거운 여정이 되고 있다.

하지만 그 어느 것 하나 멈출 수 없는 목표다. 신재생에너지 발전을 비롯한 에너지전환 정책은 보다 더 강한 추진력을 갖고 진행돼야 하고, ESS의 병합 설치도 멈출 수 없다.

앞으로 ESS의 공급과 수요는 더 늘어날 것이고, 이에 따른 폭발이나 화재사고 등 갖가지 위험에도 더 많이 노출 될 것이다.

ESS 화재사고 원인들을 한 치의 의혹도 없이 밝혀야 하고, 재발 방지를 위한 장·단기적인 종합적인 대책의 수립과 함께 이행과정의 철저한 점검이 요구되는 이유다.

사고 예방 차원에서라도 지나간 사고의 정확한 책임 소재를 정밀하게 밝혀야 한다. 만약 누군가 책임이 있다면 지휘고하를 막론하고 그 책임도 물어야 한다.

중요한 것은 완벽한 재발방지책이다. 그래야 부지불식 간에 어디서 터질지 모르고 얼마나 큰 피해를 입힐지 모를 사고를 미연에 막을 수 있을 것이다.

대표필자 편집인 류수근

 



댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.